天津市地下水资源与可持续利用.doc

天津市地下水资源与可持续利用段永侯1 ,王家兵2 ,3 ,王亚斌3 ,邢贵发3(11 中国地质环境监测院 ,北京100081 ; 21 中国地质大学水资源与环境学院 ,北京100083 ;31 天津市地质调查研究所 ,天津300191 )摘要 : 天津市是我国主要缺水城市之一 。19902000 年地表水年平均用水量 16133 108 m3 ,地下水年平均用水量 7111 108 m3 ,地下水的供水比例约占 30 %左右 。19902002 年 ,按全国统一部署 ,对天津市地下水资源进行了新一轮评价 ,评 价结果是天津市地下水天然资源为 18113 108 m3a ,矿化度小于 5gl 的天然资源为 15175 108 m3a ,可开采资源为 8127108 m3a ,其中浅层水 2158 108 m3a ,深层水 3156 108 m3a ,隐伏岩溶水 1124 108 m3a ,山区 1110 108 m3a 。天津市地 下水开采程度已达 90145 % ,除蓟县 、宝坻 、宁河 、静海略有盈余 ,其余各区 、县已超采 。要解决天津市规划需水量 ( 2010 年) 56176 108 m3a 的要求 ,必须采取外调水源 、工农业节水和污水回收利用 、海水淡化利用 、利用坑 、塘 、洼 、淀尽可能拦 蓄汛期弃水等措施 。天津市每年 7 108 8 108 m3 的地下水资源为多年稳定补给的地下水资源 ,属可持续利用的水资源 ,但必须调整开 采布局 ,压缩深层水的开采量 ,以遏制地面沉降继续发展 。在连续干旱年份 ,为解决城镇生产及生活用水的燃眉之急 ,保证城市供水安全 ,建立一种非常规的并有一定开采周 期的应急供水水源地 ,可缓解一部分供水压力 。经初步论证 ,蓟县平原区和宝坻中北部第四系全淡水区及邻近的咸水分 布区 ,有望建成大型集中供水水源地 。经勘查 ,蓟县城关 、西龙虎峪 、宝坻石化 、宁河县北部岩溶水等 4 个蓄水构造 ,也具 备建设集中供水水源地的条件 。用于应急供水的水源地总可开采量约 100157 104 m3d (3167 108 m3a) ,可供市区水量 为 6415 104 m3d (2135 108 m3a) 。对于类似天津市这种特大型城市 ,建立供水水源储备机制 ,具有重要的战略意义 。 关键词 : 地下水资源 ; 应急供水水源 ; 天津市中图分类号 : p64118文献标识码 : a文章编号 : 100023665 (2004) 0320029211天津市是我国主要缺水城市之一 ,多年来城市用水依靠地表水和地下水两种水源 。19902000 年 ,年 平均地表水用量为 16133 108 m3 ,年平均地下水用量 为 7111 108 m3 ,地下水的供水比例约占 30 %左右1 ,2 。 经计算 ,天津市地下水可开采资源量为 8127 108 m3 ,从绝对数值上看 ,地下水资源尚有剩余量 ,但市区严重 超采 ,已出现了严重的地面沉降问题 。8 108 m3 可开 采资源是否为可持续利用的地下水资源 ? 有无可能进 一步挖掘地下水资源的潜力 ? 有无建立后备应急供水 水源地的具体位置和能力 ? 本文就这些问题进行一些分析和论证 。内进行过以城市供水为目的的供水勘察 。70 年代中期以来 ,在宝坻东部 、宁河北部 、蓟县山前对隐伏岩溶 进行了供水水文地质勘察 。80 年代初期进行了天津平原区 110 万水文地质普查 ,控制深度在 200m 以浅 。90 年代以来 ,在天津市以行政区划为单位进行了 15万110 万地下水资源开发区划工作 ,在天津市区和周边地区进行了地热资源勘察 。在“六五”、“七五”、“八五”期间 ,进行了华北地区水资源评价和开发利用研究 (国家科委第 38 项) 、华北地区及山西能源基地水 资源研究 (国家科委第 57 项) 、天津市地面沉降机理研究及预测预报模型研究等国家攻关科研项目 。进行过的专门性供水勘察有 7 个 ,分别是 :天津市 石油化纤厂供水水文地质详查 ( 宝坻县) 、蓟县大康庄1简要的历史回顾天津市系统的水文地质工作始于 20 世纪 50 年代 末期 ,至 60 年代初期 ,在北部山区和平原地区进行了120 万综合性水文地质普查 ,在天津市区 400km2 范围供水水文地质详查 、蓟县西龙虎峪供水水文地质详查 、宁河县北部供水水文地质普查 、宝坻县大钟庄洼农田供水水文地质初勘 、宝坻县黄庄洼供水水文地质初勘 、宁河县农田供水水文地质初勘 。前述 4 个供水勘察项目勘察对象是奥陶系和蓟县系岩溶地下水 ,后 3 个勘 察对象是第四系松散岩类孔隙水 。7 个水源地共评价 b 、c 级可采资源量为 78 104 m3 d ,其中第四系孔隙水收稿日期 : 2004202204 ; 修订日期 : 2004202226作者简介 : 段永侯 (19322) ,男 ,教授级高级工程师 ,从事水文地 质 、环境地质研究工作 。41 104 m3 d ,岩溶水 37 104 m3 d 。已勘察的岩溶水源中 ,除宝坻石油化纤水源地已作集中供水 、大康庄水源 地已分散开采 600 104 m3 a 供农田灌溉外 ,其它水源 地尚未开发 。3 个第四系孔隙水水源地已作分散农田供水 ,未集中开发利用 。19992002 年实施的地质大调查中 ,对天津市平 原区地下水进行了新的一轮评价 ,获取了一批新的有 意义的科学数据 ,例如在天津市区和大港区新第三系 开采强度较大的部分地段 ,深层地下水的氚值达到 913tu ,似说明深层淡水在开采激化条件下 , 可能有 新的淡水混入 。半个多世纪的地下水研究历程 ,证明了地下水在 支持天津市社会经济发展过程中功不可没 ,积累了丰 富的资料 ,在对地下水的形成演化机理 、深层地下水的属性研究等方面 ,也加深了认识 ,使我们有可能据此进 行深入分析 ,并做出较为客观的科学判断 。天津市地下水的开采历史悠久 。1907 年在塘沽 区打成第一眼机井 。1923 年天津市区打成第一眼机 井 ,至 1948 年天津市区共有机井 51 眼 。1958 年以后 ,随着工农业生产的发展和城市建设规模的扩大 ,对地 下水的开采日益增加 ,到 1967 年城市机井增加到 300 余眼 ,农村水井达到 1550 眼 ,主要开采咸水之下的深 层淡水 ,年开采量约 017 108 m3 ,深层地下水位明显下 降 , 随之出现了地面沉降问题 。1971 年 , 天津市区400km2 内共有机井 534 眼 , 郊县共有机井 8673 眼 。1981 年 , 市区机井 849 眼 , 郊县 8673 眼 , 开采深度达900m ,开采量达 10138 108 m3 ,为天津市历史上开采地 下水最多的一年 。1999 年 ,天津市共有完好配套机井23570 眼 。1983 年 9 月引滦入津后 , 每年向天津输水10 108 m3 ,缓解了天津市区和塘沽区的工业和生活用 水 。同时 ,为了控制地面沉降 ,停封机井 700 余眼 ,地 下水开采量逐年减少 。市区地下水开采量由 1986 年 的 0196 108 m3 , 减少到 1993 年的 0132 108 m3 , 实现 了“水少取 ,地微沉”的目标 。全市地下水开采量也由7185 108 m3 , 降为 7148 108 m3 , 因此 , 部分地区地下 水位出现了一定的回升 。2000 年以后 ,地下水开采量 基本保持在近 8 108 m3 的水平 (图 1) 。天津市近五十年地下水的开采历史 ,证明了随着 社会经济的发展 ,地下水的开采量日益增大 ;同时也证明了多年的过度索取导致的地面沉降灾害 ,又反过来 对人们不合理的实践活动 ,给予了一定的惩处 。只有 在弄清资源的基础上 ,采取与资源环境相互协调和发 展思路 ,才有利于社会经济环境的可持续发展 。图 1 天津市多年地下水开采量直方图fig. 1 the histogra m of the mean annual exploration of groundwater in tianjin2 天津市平原区地下水流系统划分天津市地处海河流域下游 ,控制第四系发育的主 要有海河水系和蓟运河水系 。海河水系由北运河 、永 定河 、大清河 、子牙河 、南运河等 5 大支流组成 。蓟运 河水系由潮白河 、州河 、还乡河 、箭杆河 、蓟运河等支流 组成 。两大水系均在天津东部入海 。天津市南郊 ( 天 津石油化纤厂以南) 尚有黄河彰卫河尾闾 。宝坻 - 宁 河断裂对构造体系划分和第四系发育起了重要的控制 作用 。断裂以北属阴山纬向构造体系 ,断裂以南属新 华夏构造体系 。由于继承性构造升降 ,北部第四系厚90330m , 南部第四系厚 267425m 。地貌类型由北 向南依次为北部山区 、山前冲洪积平原 、南部冲积平原 、冲海积平原 、滨海海积平原 。含水层组的综合岩性分区反映了粒度变化规律 (图 2) 。 地下水流系统是指具有相对独立边界 ( 水头 、水量) 、由输入到输出 、由相互联系的若干部分组成 、具有特定功能和统一时空演变过程的地下水体 。在补给区 和排泄区 ,流线是下降水流和上升水流 。两者之间的 过渡带 ,流线呈平面流 ,在天然条件下 ,自然地理因素 (地形 、水文 、气象) 控制着势场 ,是控制流动系统的主 要因素 。地下水流系统的划分是为了准确地刻划地下 水形成演化过程 ,建立相应的水文地质模型 ,进行地下 水资源评价 。天津现有水系分布是古水系演化的结果 。根据第 四纪地质发展史及岩相古地理分析 ,在晚更新世 (q3 ) 以前 ,天津 、河北平原陆域和渤海水域是一个统一的系 统 。渤海的雏形形成于中更新世 (q2 ) ,成形于晚更新 世(q3 ) 至全新世 (q4 ) 。黄河 、海河 、滦河 、辽河四大水 系既是塑造平原的主要地质营力 ,也是地下水流系统 形成的基本框架 ,渤海海域是区域地下水流系统的汇表 1 天津市平原区地下水系统划分ta ble 1 the groundwater system classif ication in tianjin pla in area 地下水系统地下水子系统潮白河冲洪积扇及古河道带局部地下水流系统 1蓟运河冲洪积扇及古河通潮白河蓟运河区域地下水流系统 带局部地下水流系统 2潮白河蓟运河冲海积局部地下水流系统 3永定河古河道带局部地下永定河区域地下水流系统 水流系统 1大清河子牙河古河道带局大清河子牙河区域地下水流系统 部地下水流系统 1海河干流冲海积区域地下水流系统 黄河彰卫河冲海积区域地下水流系统 图 2 天津市第、含水组砂层综合岩性分区图( 12000000)fig. 2 the and a quifer solid zoning ma p in tianjin1 砂砾石分布区界线 ;2 中砂分布区界线 ;3 细砂分布区界线 ;4 粉砂分布区界线水中心和排泄中心3 。平原的形成是山前冲洪积平原 、冲积平原 、冲湖积平原及海积平原多次延伸收缩迭 加而成 ,构成了较复杂的水文地质结构 。天津平原区 地下水流系统按现有地表水系划分 ,似不能反映古水 系发育分布特点 。如要按照古水系发育分布特点划 分 ,则缺乏必要的岩相古地理证据 ,其界线难以准确划 定 。依据天津地质调查研究所的研究结果 ,可勾划出 不同水流系统的大致轮廓 :天津市 、含水组砂层粒 度综合岩性分区依次是砂砾石分布区 、中砂分布区 、细 砂分布区 、细砂粉砂分布区和粉砂细砂分布区 ,反映了 各河系沉积物的粒度分异规律 。潮白河 、蓟运河由于 距离山区较近 ,是粗颗粒的主要分布区 ; 永定河 、子牙 河主要是细砂分布区 ; 海河干流及黄河则主要是细砂 粉砂分布区 ;至滨海则是粉砂细砂分布区 。天津市浅 层淡水除蓟运河 、潮白河分布有全淡区外 ,主要有潮白 河 、永定河 、子牙河及南运河古河道带分布有浅层淡 水 ,飘浮在咸水体之上 ,构成了平原区的局部地下水流 系统 。据此天津平原区可大致划分为 5 个地下水流系 统和 5 个局部地下水流系统 (表 1 、图 3) 。图 3 天津市地下水系统区划图( 12000000)fig. 3 the groundwater system zoning ma p in tianjin1 地下水系统界线 ;2 地下水系统子区界线 ;3 分区编号天津平原区洼 、淀星罗棋布 ,按成因可分为交接洼地 (青淀洼 、太和洼) 、河间洼地 ( 黄庄洼 、里自沽 、大黄 堡) 、滨海泻湖洼地 (七里海 、北大港) ,这些洼地既是地 表水的积水洼地 ,也是地下水的汇水排泄洼地 ,如进行 大比例尺研究 ,则可划出若干局部地下水流系统 。在山区和山前平原 ,一般可根据地表分水岭和地下分水岭确定系统的边界 ,而在平原地区 ,系统的边界就比较模糊 。目前主要是根据冲洪积扇前缘洼地 、扇 间洼地及古河道间带的粘性土弱透水带作为地下水流 系统的边界 。局部地段由于冲洪积扇的叠置和古河道的穿插 ,使系统划分更为困难 ,地下水系统的边界以相 对弱透水带为边界 。的重要课题 。一方面可分析不同含水岩组的形成特征 ,天津市已编制了不同含水岩组的水文地质图 ;另一 方面可为地下水的分层合理开发 、调整井群布局提供 依据 。天津平原区与河北平原历来重视含水岩组的划 分 。20 世纪 70 年代 ,段永侯 、邵时雄根据河北平原水 文地质研究曾提出“以地质分层为基础 ,以水文地质要 素 (水头 、水质 、渗透性 、导水性等) 为依据 ,以合理开发 为目的”的分层原则与方法 ,并将河北平原第四系划分 为若干含水岩组4 。其划分结果与天津市划分结果基 本一致 。根据多年研究 ,将天津市平原区第四系与新第三 系划分为 5 个含水岩组 。第 含水组相当于全新统和 上更新统 (q4 + 3 ) ,底界埋深一般在 70m 以上 。第 含 水组相当于中更新统 (q2 ) , 底界埋深 180220m 。咸 水介于第 、含水组之间 。第 含水组大致相当于3 天津市平原区含水层系统划分天津市水文地质条件较复杂 ,从北向南依次分布 全淡水区 、微咸水 淡水区 (垂向上) 、淡水 咸水 淡 水区 ( 垂向上) 、咸水 淡水区 ( 垂向上) ( 图 4) 。咸水 底界埋深从北向南逐渐增加 ,咸水层逐渐增厚 。地下 水类型分为 :第四系松散岩类孔隙水 、第三系裂隙孔隙 水和碳酸盐岩岩溶裂隙水 。目前 ,南部平原区研究的 地层深度为 550m 。下更新统上段 (q2 ) ,底界埋深 290310m 。第 含水1组相当于下更新统下段 ,在隆起区包括部分新第三系含水组 (q1 + n ) ,底界埋深 370430m 。第 含水组1 2为新第三系含水组 (n2 ) , 底界埋深 520560m 。各含水组的底界埋深随着基底的隆起与拗陷而有差异 。通 常第 含水组称为浅层地下水 ,第 含水组称为 深层地下水 (表 2) 。随着地下水的大规模开发 ,特别是农灌井的混合开采 ,各含水组的特性已愈来愈模糊 。在降落漏斗地 区 ,随着越流条件的改变 ,深层地下水更具有“混合”的 性质 。所以有人干脆分为浅层淡水和深层淡水两大含 水岩组 。图 4 天津市平原区浅层淡水分布及厚度图( 12000000)fig. 4 the distribution and the thickness of the shallo w fresh water in tianjin pla in1 全淡水区 ;2 下伏有咸水分布的浅层淡水分布区 ; 3 咸水分布区 ;4 咸淡水分界线( 齿向咸水区) ; 5 浅层淡水厚度等值线 ( m) ;6 浅层淡水分布界线图 5 天津市杨柳青 塘沽地下水14 c 年龄剖面示意图14fig. 5 the prof ile sketch of c measurement fromyangliuqing to tanggu in tianjin1 14 c 测年分区界线 ;2 咸水底界线 ; 3 含水组分界线 ; 4 采 水样位置 ;5 14 c 年龄 0015 万年 ; 6 14 c 年龄 015 万年1 万 年 ;7 14 c 年龄 1 万年115 万年 ; 8 14 c 年龄 115 万年2 万 年 ;9 14 c 年龄 2 万年215 万年第四系孔隙水分布广 、厚度大 、岩相变化复杂 。第四系含水岩组划分与结构分析是平原区水文地质研究表 2 天津市平原第四系和上第三系含水层组划分及各分组水文地质特征表the classif ication and characters of quaternary and upper tertiary a quifer in tianjin pla inta ble 2(m d)3 + 43南部clhco - na502hco3 cl - na北向南210003000clhco3 - nahco cl - nacl hco3 - na13clhco - na南及东部中砂市 塘沽区地下水14 c 剖面 , 第 含水组14 c 年龄在 0015 万年 ,第 含水组14 c 年龄在 2 万年215 万年 (图 5) 。另外 ,深层地下水的年龄分布与地下水位下 降漏斗的分布具有一致性 ,14 c 年龄即越靠近漏斗中近几年 ,将环境同位素技术应用于天津市水文地质研究 ,把水文地质研究不断引向深入 。目前 ,环境同 位素技术方法的研究尚有待深入探索 ,但已有迹象显 示 ,地下水埋藏越深 ,14 c 年龄越老 。据杨柳青 天津含水层组分布层底 深度 (m)地层 时代成因 类型地下水 类型含水层 岩性岩相 变化含水层 厚度 (m)单位 涌水量 (m3hm)涌水量3导水 系数(m2d)水位埋深(m)水质特征漏斗区一般矿化度(gl)水化学类型组代 号亚组浅 层 地 下 水第 一 含 水 组全 淡 水 区浅层 全淡 水山前 平原5070qal2pl al潜水 浅层 承压 水含砾中 粗砂中 细砂由北向 南岩性 颗粒变 细2040515 30010003000北部1005000中部300100010030038015115hco3 - camghco - naca有 咸 水 区浅淡 水层北部 及西 北部 平原3045q4 + 3al al21 al2m潜水 微承 压水细砂粉 细砂远离河 流变细1020155001000100300501002512hco3 cl - na3深 层 地 下 水第 二 含 水 组咸水宝坻 断裂 以南一般 40120 ,东南部160200q2 + 3q2 + 3 + q2al2m m2al m潜水 承压 水粉细砂 细砂自北西 向南东 变细1030 3100500100 300010030050601030204038500100010030060803050第 三 含 水 组宝坻 断裂 以南 平原290310q21al al2l承压水东北 部、西 部为中 细砂、 细砂。 中部、 南部为 粉细砂东北部 西部古 河道带 颗粒较 粗 ,向 东南部 变细4070515 300010003000100500709010300. 52hco3 - na33040385001000501004060第 四 含 水 组宝坻 断裂 以南 平原370430q1 + n2al2l al承压水东北 部、西 部为细 砂、中 细砂。 中部为 细粉砂东北 部、西 部古河 道带颗 粗 ,向南变细406051010003000100500010010400152hco3 - nahco cl - na3304038500100501005070第 五 含 水 组宝坻 断裂 以南 平原550第三系 上段承压水细砂、 中细砂 ,局心 ,地下水14 c 年龄越老 。可能的原因是越靠近漏斗中心区 ,地下水开采量越大 ,粘性土压密释水产生的更老 的“古水”混入比例越大 。(7) 现有坑 、塘 、洼 、淀 ,尽可能蓄汛期弃水 。412 地下水资源计算与评价19992002 年 ,按全国统一部署 ,对天津市地下水 进行了新的一轮评价 。这次评价具有以下特点 : 校核了地下水资源评价的主要水文地质参数 ,如降水渗 入系数 ,潜水蒸发系数 ,灌溉回归系数 、给水度 、弹性释 水系数 、导水系数 、越流系数等 。 计算的重点是直接 参与水文循环并积极交替的浅层地下水 。其天然补给 资源量的大小受气象 、水文 、地形地貌 、人工开采诸多因素的影响 ,是时空变化很大的一个随机变量 ,按水均 衡原理 ,采用了多年平均值进行计算 。 对各种资源 量的相互转化关系 ,厘定了天然补给量与重复计算量 , 例如井灌回归量是地下水的重复利用量 ,不能作为天 然补给资源量 ,深层水的弹性释水量和压密释水量是靠地下水头降低和地面沉降来换取的 ,不能作为天然 补给资源量 。 深层水的天然补给资源量由侧向补给4 天津市地下水资源411天津市规划需水量天津市城市规划 ( 19962010 年) 预计 2010 年天 津市总需水量为 56176 108 m3 , 其中城市需水量为33162 108 m3 , 农 村 需 水 量 23114 108 m3 ( 保 证 率75 %) ,规划的供水水源主要包括 :(1) 引滦水 :2010 年引滦水争取稳定在 10 108 m3(保证率 75 %) 。(2) 地下水 : 2010 年地下水可开采量控制在 7 108 m3 左右 。(3) 海水利用 : 2010 年力争使海水利用替代淡水 量达到 1122 108 m3 以上 。(4) 工业节水和污水回收利用 : 2010 年工业用水 重复利用率达到 80 %以上 , 污水处理利用总量达到8164 108 m3 以上 。(5) 南水北调一期引水 1212 108 m3 ( 用水量 1014108 m3 ) 。(6) 地表水库 :2010 年地表水 (含于桥水库) 2119 108 m3 (保证率 75 %) ;量和越流补给量组成 ,其开采量主要是由侧向补给量 、越流补给量 、压密释水量 、弹性释水量构成 ,由于多年开采 , 侧向补给量和越流补给量有所增大5 。 与1989 年评价结果相比 ,1989 年评价深度为 200m 以上 , 本次评价的深度达 550m 。 计算分区采用地下水流 系统划分分为潮白河蓟运河地下水资源区和永定河海 河地下水资源区 ,并进一步划分为 11 个亚区和 45 个表 3 天津市地下水资源量统计表( 108 m3a)the statistics of the groundwater resource of tianjin ( 108 m3a)ta ble 3层注 : ( ) 内数字为重复计算量 ,深层水的侧向补给量为 017723 108 m3a 没有列入 ,矿化度小于 5gl 的天然补给资源量为 151746 108 m3a 。计算分区计算子区地形地下水天然补给资源量( 108m3a)地下水可开采资源量(108m3a)计算面积( km2 )矿化度(gl)模数计算面积( km2 )矿化度 1gl计算面积( km2 )矿化度13gl 5蓟运河 - 潮白河 地下水 资源区浅 层 水1山区72711346172711100702平原6791201132696791200162870隐伏岩溶 水贮水构 造蓟县城关60(011513)600115090大康庄127(011241)1270112380下仓宝坻3400143843400136500宁河岳龙3340128233340136500下仓城关360102263601020303平原73512211249973512201419904平原37413401722103741340126525平原124019511875012401950198996平原166712321722316123007平原4361960145701014600永定河 - 海河地下 水资源区浅 水1平原8731931115661112308731930110002平原15041311691401504130118363平原186810721140111146004平原17591991192401019300小计41666251445141862421381311743115387深层315587 (217864)315587合计181127812717计算块段 ,划分依据较为合理 。 地下水资源评价按不同水质类型 ( 5gl ) 分别 进行了评价 。计算结果 : 天津市地下水天然补给资源为 18113108 m3 a ,矿化度小于 5gl 的天然补给资源为 15175108 m3 a ,地下水可开采量为 8127 108 m3 a ,其中浅层水 2158 108 m3 a ,深层水 3156 108 m3 a ,隐伏岩溶水1124 108 m3 a ,山区 1110 108 m3 a ( 表 3) 。为了便于 进行水资源规划 ,把地下水资源量按行政区进行了统 计 (表 4) 。表 4 天津市地下水资源量按行政区统计表( 108 m3a)ta ble 4 the statistics of the groundwater resource by district of tianjin ( 108 m3a)深层地下水可开采资源量岩溶水及山区可开采量浅层地下水可开采资源量区县合计计算面积( km2 )计算面积( km2 )计算面积( km2 )计算面积( km2 )矿化度 1gl矿化度 1gl矿化度 1gl矿化度13gl111007012747727蓟县21068652912010645679120016287015658武清宝坻 宁河 静海 塘沽 汉沽 大港 东丽 西青 津南 北辰 市区 总计157314915091061431136148012575814144211910561184441750313386421123340146230130850161050154630118680119820121160119280126020123420118680109603155873401143951080118070123920112516110415679140793175014310012072011846112088113641118270173090118680119820121160119280138040123420121670109681271701385301365000000046314200170189001120200102990115387110486413 地下水补排均衡与供需平衡平原区浅层水补给总量为 15194 108 m3 a , 排泄 总量为 15127 108 m3 a ,均衡差为 0167 108 m3 a ,基本 处于均衡状态 。深层水补给总量为 5169 108 m3 a ,其排泄量主要为人工开采 , 取 19902000 年平均值 , 为5128 108 m3 a ,均衡差为 - 0141 108 m3 a ,已经处于负 均衡状况 。天津市 19902000 年地下水开采量 7148 108 m3 a ,开采程度达 90145 % ,除蓟县 、宝坻 、宁河 、静海略有 盈余外 ,其余各区县均已超采 。从区域宏观分析 ,剩余 量仅为 0179 108 m3 a 。从地下水的角度看 ,供水形势 紧张 (表 5) 。从地下水开采层位来说 ,全淡水区为混合开采 ,以 第 、含水组为主 。有咸水分布区 ,第 、含水组开采量分别占 35 %和 33 % ( 图 6) 。天津市 2000 年地下水 开 采 量 73816164 104 m3 , 其 中 农 业 开 采 量 占58 % ,生活工业开采量分别占 20 %和 22 % 。第 、 深层水含水组开采量的组成以越流量和压密释水量为主 ,分别占 51 %和 31 % ,侧向补给量占 12 % ,弹性释水量占 4 % (图 7) 。图 6天津市咸水分布区各含水组年均地下水开采量比例图fig. 6 the proportion of mean annual exploration of everya quifer in salt water area in tianjin图 7 天津市有咸水分布区第 、含水组地下水开采量构成图fig. 7 the component of the and a quifer groundwater exploration in salt water area in tianjin表 5 地下水资源开采程度统计表( 108 m3a)区浅层淡水分布较广 , 开采量不大 , 开采指数大于112 ,可用于农业分散供水 。深层水开采指数多在 016110 ,水位下降幅度相对不大 ,处于漏斗区边缘 ,水位 埋深在 2040m ,可维持现状开采量 ,局部地区可适当增采 ,但增加量应严格控制 。(4) 深层水限采区 主要分布在永南平原的大部 , 包括市区 、新四区 、武清南部 、静海中东部及塘 、汉 、大 滨海地区 。这些地区浅层水均为咸水 ,深层水是唯一ta ble 5the statistic of exploration degree of groundwaterresource in tianjin ( 108 m3a)地下水可开采资源量地下水开采量开采程度( %)区县剩余量蓟县武清 宝坻 宁河 静海 塘沽 汉沽 大港 东丽 西青 津南 北辰 市区 总计210686112088113641118270173090118680119820121160119280138040123420121670109681271711282112811117601655016930122013012510123101413013970125401329714826119710519786122551389418111717715113611816211918110815716915111712134217190145019866- 01072201188015277010379010332- 011018- 010394- 010382- 010326- 011628- 010373- 01233017897开采含水层 ,为严重超采区 ,水位下降幅度大 , 、含水组均出现了若干漏斗 ,并有连成一片的趋势 ,以、含水组水位下降幅度尤大 ,漏斗范围广 。第 含 水组水位埋深多在 4060m ,漏斗中心最大水位埋深7585m 。第 、含水组水位埋深多在多 6080m ,漏斗中心最大水位埋深在 100113m , 出现了大范围 的地面沉降 、水质恶化等环境地质问题 。因此 ,该区应大幅度削减深层水开采量 ,特别是用于农灌的开采量 。天津市西部和北部平原区广泛分布有浅层淡水和浅层微咸水 ,地下水位埋深多在 115215m 。通过观 测试验 ,当地下水位埋深处于 4m 左右时 ,地下水可获 得最大的天然补给资源量和最小的天然排泄量 。如果 将天津浅层淡水和微咸水分布地区的水位调控在 4m 左右 ,可以进一步扩大地下水资源量 ,即最优水位状态5 地下水资源潜力与应急供水水源地初步论证从区域水均衡考虑 ,天津市深 、浅层地下水基本处 于均衡状态 ,但局部地区存在余缺情况 。从充分挖掘 地下水资源潜力和对地下水资源保护角度的出发 ,天 津市地下水大致可分为 4 个区6 ,7 。(1) 有开采潜力的扩大开采区主要分布在北部 山前平原 ,为全淡水区 ,包括蓟县和宝坻县北部地区 。 浅层水和第二含水组承压水属于开放型含水层 ,开采 指数虽大于 115 ,目前水位仍无明显下降 ,多年保持稳 定 ,水位埋深多小于 5m ,最深达 10m 。地下水补给条 件好 ,循环交替积极 ,有较大开采潜力 ,可扩大开采量 。山前平原浅埋隐伏岩溶水的开采指数大于 115 , 由于西龙虎峪 、岳龙水源地尚未开发 ,下仓 宝坻水源 地虽经十余年开采 , 开采量达 2564 104 m3 a , 但水位下降不大 ,多年保持稳定 ,表明仍有一定开采潜力 ,可 适当扩大开采量 。宝坻城关水源地规模较小 ,有一定供水能力 ,可作小型供水水源 。(2) 采补基本平衡 ,可适当增采区 主要分布在武 清 、宁河北部和宝坻中南部 。这些地区浅层淡水开采量不大 ,补给条件好 ,开采指数 112115 ,具有一定开 采潜力 。深层水水位下降较小 ,水位埋深在 1020m , 多年降幅较小 ,开采指数多在 01812 ,可适当增加开 采量 。(3) 浅 、深层水控制开采区主要分布在武清 、宁河县中部 、宝坻县南部 、静海县西部和大港区南部 。该下的地下水资源量 。通过计算可知 ,最优水位状态下 ,可增加地下水资源量近 313 108 m3 。这虽然是个理论计算数字 ,但对如何调控地下水资源 ,无疑是一个带方 向性的问题 。充分利用浅层水的开放性 ,调增地下水 资源 ,对于分散性的农业供水 ,具有重要意义 。适当扩 大浅层水的开发利用 ,可减轻开发深层水的压力 。地下水资源开采潜力是指地下水现状开采条件下可以扩大开采并可持续利用的地下水资源量 。从这一 概念出发 ,地下水资源开采潜力包括已开采水源地的 地下水剩余量 、正在勘察或虽未勘察预测其有开采前 景地区的地下水资源量以及通过人工调控可增加的地 下水资源量 。地下水应急供水水源地是指在连续干旱年份下 , 为解决城镇生产及生活用水的燃局之急 ,而采取的一 种非常规的 、有一定开采周期的临时供水水源地 。如 可动用地下水的储存量 、在一定约束条件下环境损失 的换取量 、需一年或多年补给的疏干量和经政府协调 改变原供水方向的水源地的供水量等 。经初步分析 , 天津市可作为城市应急供水水源地的有蓟县平原区和 宝坻中北部全淡水分布区 ,这是唯一有望建成大型集 中供水水源地的第四系松散岩类孔隙水水源地 。该区地下水补给条件好 ,含水层颗粒粗 ,循环交替积极 ,有一定的开采潜力 ,在保持多年动态平衡的条件下 ,可增 加开采量约 5000 104 m3 a8 。受地质构造控制 ,天津市北部形成多个岩溶储水构造 。北部裸露型贮水构造有穿芳峪 、磨盘峪 、赵家峪 和庄果峪 。储水构造中 ,岩溶裂隙发育 ,水交替迅速 , 富水性较强 ,与地表水及沟谷第四系孔隙水联系密切 。 这些贮水构造具有各自的边界而形成独立的水流系 统 。由于其距天津市区较远 ,长距离供水存在一定困难 。受地质构造控制 ,在宝坻断裂以北的山前平原 ,形 成 6 个岩溶水储水构造 :西龙虎峪盆地型储水构造 、蓟 县城关贮水构造 、大康庄贮水构造